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C6140卧式车床数控化改造设计

机电一体化 课程设计 说明书

设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计 班级：班 设计者： 学号： 指导教师：

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C6140卧式车床数控化改造设计

目录

1设计任务 ................................................................................................................................ 3 2设计要求 ................................................................................................................................ 3 2.1总体方案设计要求 ........................................................................................................ 3 2.2设计参数 ........................................................................................................................ 4 2.3.其它要求 ....................................................................................................................... 6 3进给伺服系统机械部分设计与计算 .................................................................................... 6 3.1进给系统机械结构改造设计 ........................................................................................ 6 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 ........................................................................ 6 3.2.1确定系统的脉冲当量 ..................................................................................................... 6 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 ..................................................................... 6 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 ...................................................................11 4步进电动机的计算与选型 .................................................................................................. 14 4.1步进电动机选用的基本原则 ...................................................................................... 14 4.1.1步距角α .......................................................................................................................14 4.1.2精度 ...............................................................................................................................14 4.1.3转矩 ...............................................................................................................................14 4.1.4启动频率 .......................................................................................................................15 4.2步进电动机的选择 ...................................................................................................... 15 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 .......................................................................15 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 .......................................................................15 5电动刀架的选择 .................................................................................................................. 15 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 16 6.1控制系统的功能要求 .................................................................................................. 16 6.2硬件电路的组成： ...................................................................................................... 16 6.3电路原理图 .................................................................................................................. 17 6.4

主轴正反转与冷却泵启动梯形图 .......................................... 错误！未定义书签。

7总结 ...................................................................................................................................... 19 8参考文献 .............................................................................................................................. 19

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C6140卧式车床数控化改造设计

1设计任务

设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下：

1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm

3) X方向（横向）的脉冲当量 ? 0 . 01 mm/脉冲，Z方向（纵向）脉冲x ?当量 ? z ? 0 .02 mm/脉冲

4) X方向最快移动速度vxmax=3100mm/min，Z方向为vzmax=6000mm/min 5) X方向最快工进速度vxmaxf=370mm/min，Z方向为vzmaxf=730mm/min 6) X方向定位精度±0.01mm，Z方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm

9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变

速信号

10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关

12) 数控系统可与PC机串行通讯

13) 显示界面采用LED数码管，编程采用相应数控代码

2设计要求

2.1总体方案设计要求

C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。

（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。 （2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。 （3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS—51系列单片机扩展系统。

（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存

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